植物のアルミニウム耐性機構に関わる分子生物的基盤の確立

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05304015
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 但野 利秋 北海道大学, 農学部, 教授 (40001440)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原 徹夫 岐阜大学, 農学部, 教授 (50021720) ; 小西 茂毅 静岡大学, 農学部, 教授 (70026417) ; 我妻 忠雄 山形大学, 農学部, 教授 (70007079) ; 松本 英明 岡山大学, 資源生物科学研究所, 教授 (80026418) ; 小島 邦彦 東北大学, 農学部, 教授 (70005669)
• Keywords: アルミニウム耐性 / アルミニウム排除能 / アルミニウム集積能 / 原形質膜 / 培養細胞 / 低pH耐性 / カロース合成 / 根端細胞

Research Abstract

1.Al耐性を異にする植物種の原形質膜および液胞膜のイオンチャンネル機能とAl排除能およびAl集積能との関係を明らかにするための手法を確立した。また、圃場系におけるAl耐性が水耕系におけるそれより高い作物が存在することを明らかにした。 2.タバコ培養細胞にリン酸欠乏処理を加えることによりAl耐性が誘導され、この細胞は高いAl排出能を示した。さらにリン酸欠乏およびAl処理により合成、分泌が増加する特異的タンパク質の存在を明らかにした。 3.Al耐性を異にする3植物種とイオン電位が異なるAl^<3+>,Yb^<3+>,La^<3+>,Ca^<2+>,を用いて多面的解析を行なった結果、Al^<3+>の初期作用座は根端細胞の原形質膜であることを明らかにした。 4.個体植物と培養細胞のAl耐性順位はほぼ類似し、Al耐性の高低は各細胞の呼吸速度と対応することを明らかにした。 5.低pHとAlに対するアルファルファ根の応答を別々に検討した結果、低pHではすみやかに根細胞の生存活性や根の伸長能力を失ったが、Alでは長時間保持されることを認めた。 6.Al耐性が高いチャの根ではAlストレスによってカロース合成の促進を示さないのに対し、Al耐性が低いクレスではカロース合成が促進された。 7.強酸性の茶園土壌から始めて耐酸性・耐Al性の特異的微生物を分離した。これはフラボバクテリウムの新種と考えられた。本菌はAlを吸着、吸収し、培地のpHを上昇させた。この菌はAl耐性に関わる分子生物的基盤の確立のためのよい材料になると考えられる。 8.シロイヌナズナのAl耐性変異種を得るため、エタンメタンスルホン酸で突然変異誘起処理を行いM2種子を得る一方、Alに対するシロイヌナズナの生育反応を検討した。 9.交換性Alに富む土壌を供試して、交換性Alとリン酸イオンの反応を検討した結果、リン酸源がH_2PO_4^-である場合には交換座にAlH_2PO_4^+として保持される可能性があると推定した。

Research Products

• [Publications] Ikeda,H.: "Ultrastractural changes of the root tip cells in baeley induced by a comparatively low concentration of aluminum." Soil Science and Plant Nutrition. 39. 109-117 (1993)
• [Publications] Tadano,T.: "Enhancement of salt tolerance in rice plant induced by aluminum in the growth medium." Proc.Third Int.Symposium“Plant-Soil Interactions at Low pH". in Press. (1994)
• [Publications] 松本英明: "アルミニウムを中心としたイオンストレスによる植物の障害と耐性機構に関する研究" 日本土壌肥料学雑誌. 64. 251-254 (1993)
• [Publications] Kasai,M.: "Possible involvement of abscisic acid in increase in activities of two vacuolar H-pumps in barley roots under aluminum stress." Plant Cell Physiology. 34. 1335-1338 (1993)
• [Publications] Yamamoto,Y.: "Aluminum tolerance caused by phosphate starvation in cultured tobacco cells." Proc.Third Int.Symposium“Plant-Soil Interactions at Low pH". (in Press). (1994)
• [Publications] Yamamoto,Y.: "Determining factors of aluminum toxicity in cultured tobacco cells:Medium components and cellular growth conditions." Proc.Third Int.Symposium“Plant-Soil Interactions at Low pH". (in Press). (1994)
• [Publications] Sasaki,M.: "Involvement of plasma membrane potential in the tolerance mechanism of plant root to aluminum toxicity." Proc.Third Int.Symposium“Plant-Soil Interactions at Low pH". (in Press). (1994)
• [Publications] Kasai,M.: "Increase of ATP-dependent H-pump activity of tonoplast of barley roots by aluminum stress:Possible involvement of abscidic acid for the regulation." Proc.Third Int.Symposium“Plant-Soil Interactions at Low pH". (in Press). (1994)
• [Publications] Yamamoto,Y.: "Quantitative estimation of aluminum toxicity in cultured tobacco cells:correlation between aluminum uptake and growth inhibition." Plant Cell Physiology. 35(in Press). (1994)
• [Publications] Hara,T.: "Growth response of three plants to different aluminum ions in culture solution." Res.Bull.Fac.Agr.Gifu Univ.58. 93-100 (1993)
• [Publications] Tsuji,M.: "Stimulatory effects of aluminum on the growth of cultured roots of tea." Soil Science and Plant Nutrition. 40(in Press). (1994)
• [Publications] Yokota,S.: "Physiological response of root tip of alfalfa to low pH and aluminum stress in water culture." Proc.Third Int.Symposium“Plant-Soil Interactions at Low pH". (in Press). (1994)
• [Publications] 松本英明: "低pH条件における植物と土壌の相互作用" 日本土壌肥料学会(博友社)(印刷中), (1994)
• [Publications] 我妻忠雄: "低pH条件における植物と土壌の相互作用" 日本土壌肥料学会(博友社)(印刷中), (1994)